DE3705873C2

DE3705873C2 -

Info

Publication number: DE3705873C2
Application number: DE3705873A
Authority: DE
Inventors: Seiichiro Hiratsuka; Masahiko Hachioji Tokio/Tokyo Jp Matsunawa
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1991-07-04
Also published as: JPS62195982A; US4768082A; DE3705873A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der EP 00 52 184 A2 bekannt.

Eine Ausgabevorrichtung, z. B. ein Anzeige- bzw. Wiedergabegerät oder ein Drucker, gibt binäre, d. h. schwarze und weiße Bilddaten aus, die von einem Original- bzw. Vorlagenbild umgesetzt worden sind. Als Methode zum Ausdrücken bzw. Wiedergeben eines Pseudohalbtons mittels einer solchen Ausgabevorrichtung ist ein sog. Dither- oder Zitterverfahren bekannt.

Dieses Zitterverfahren stellt eine Art Flächengradation dar, nach welcher das Halbtonbild durch Änderung der Zahl der in einer konstanten Fläche (oder Matrix) aufzuzeichnenden Punkte ausgedrückt oder wiedergegeben wird, um einen Teil eines Bildelements einer Vorlage in einem Punkt aufzuzeichnen (vgl. Fig. 13). Hierbei werden, wie dargestellt, binäre Ausgangs- oder Ausgabedaten erhalten, die ein Halbtonbild in Pseudobinärwerten von Weiß und Schwarz wieder geben.

Für das Codieren des auf diese Weise gewonnenen Halbton- Schwarzweißbildes sind verschiedene Verfahren bzw. Methoden bekannt. Für das Codieren des Halbtonfarbbilds besteht ein hauptsächliches Verfahren darin, die drei Halbtonbilder, die aus den betreffenden Primärfarbsignalen R, G und B (Rot, Grün und Blau) geformt worden sind, getrennt zu codieren.

Ein Beispiel für eine bisherige Methode, nach der eine Blockcodierung oder ein Verfahren zum Codieren des Halbtonbilds auf ein Halbtonfarbbild angewandt ist, ist in Fig. 14 dargestellt.

Das Blockcodierverfahren ist eine nicht-nachwirkende oder nicht-anhaltende Bildcodierung. Dabei wird ein originales Halbtonbild in Blockbilder von insgesamt 16 Bildelementen zu 4×4 Bildelemente geteilt, und für jeden Block wird ein durchschnittlicher oder mittlerer Bildelementpegel P₀ berechnet, um ein Bildelementpegelmittel P₁ kleiner als P₀ und ein solches Mittel P₂ größer als P₀ zu bestimmen.

Sodann wird die Auflösungsinformation durch Setzen der Bildelemente, die kleiner sind als P₀, auf "0" und der Bildelemente, die größer sind als P₀, auf "1" aufgestellt. Beim Codierverfahren wird weiterhin die Informationsverdichtung für die Auflösungsinformation und die Gradationsinformation von P₁ und P₂ durchgeführt.

Für den in Fig. 14(a) gezeigten Fall des originalen Blockbilds ist z. B. der Mittelwert P₀ der Bildpegel oder -größen aller Blöcke zu P₀=7 ausgedrückt (vgl. Fig. 14(b)). Ebenso ist oder wird der Mittelwert P₂ der Bildpegel (von insgesamt 6 Bildelementen), die größer sind als der Mittelwert P₀, zu P₂=12 ausgedrückt. Andererseits wird der Mittelwert P₁ der Bildpegel (von insgesamt 10 Bildelementen), die kleiner sind als der Mittelwert P₀, zu P₁=4 ausgedrückt.

Das Ergebnis, die durch Vergleichen des Bildpegels des originalen Blockbilds mit dem Mittelwert P₀ gewonnene Auflösungsinformation, ist in Fig. 14(c) dargestellt. Diese Auflösungsinformation (d. h. die Information von "1" und "0") sowie die Information bezüglich der Mittelwerte P₁ und P₂, d. h. die Gradationsinformation, werden gespeichert und dann übertragen oder übermittelt.

Die Bilddecodierung erfolgt durch Anwendung der Gradationsinformation P₁ auf die Bildelemente der Auflösungsinformation "0" und der Gradationsinformation P₂ auf die Bildelemente der Auflösungsinformation "1". Als Ergebnis wird ein decodiertes Bild gemäß Fig. 14(d) erhalten.

Das Blockcodierverfahren wird für die Blockcodierung jedes Halbtonfarbbilds benutzt.

Falls das Farbhalbtonbild oder Halbtonfarbbild gemäß Fig. 15 blockcodiert werden soll, werden die drei Primärfarbbilder R, G und B nach dem oben genannten Verfahren einzeln blockcodiert, und die codierte Information wird einmal in einer Speichereinheit abgespeichert, bis sie über eine Fernsprech- oder festgeschaltete Schaltung zu den Bestimmungsorten übertragen wird.

An der Empfangsseite werden die übertragenen Informationen einzeln blockcodiert, um ein Haltonfarbbild zu re produzieren.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß der Mensch die (das) nachstehend angegebene(n) Sichteigenschaften oder Sehvermögen bezüglich der Bildunterscheidung besitzt:

1. Allgemein läßt sich sagen, daß der Mensch eine geringe Gradationsunterscheidungsfähigkeit in einem Bereich großer Bildelementpegelschwankungen, aber eine große derartige Fähigkeit im Bereich kleiner Bildelementpegelschwankungen besitzt.
2. Bei einem Farbbild besitzt der Mensch eine Empfindlichkeit für Hellepegeländerungen, aber eine geringe Empfindlichkeit für Änderungen im Farbartpegel.

Bei dem in Fig. 15 gezeigten Beispiel für das bisherige Verfahren werden jedoch die oben genannten Seheigenschaften nicht berücksichtigt, weil dabei die Primärfarbsignale der drei R-, G- und B-Kanäle so, wie sie sind, blockcodiert werden. Infolgedessen können die Bilddaten, auch wenn sie nicht eigencodiert zu werden brauchen, möglicherweise so codiert werden, daß hierdurch ein großes Hindernis für die Codierleistung aufgestellt wird.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Farbbilddatenverdichtungs- und Reproduktionsverfahrens, bei dem unter Berücksichtigung der (des) menschlichen Seheigenschaften oder Sehvermögens digitale Halbtonfarbbilddaten, die blockcodiert werden sollen, ohne Beeinträchtigung der Güte eines Original- bzw. Vorlagenbilds verdichtet und die verdichteten Daten in zufriedenstellender Weise reproduziert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale bzw. Maßnahmen gelöst.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispiels für Datenverdichtungs- und -reproduktionsschaltungen für die Realisierung des Farbbilddateninformationsverdichtungsverfahrens,

Fig. 2(a) bis 2(c) schematische oder graphische Darstellungen eines Beispiels eines originalen Farbbilds,

Fig. 3(a) bis 3(c) graphische Darstellungen eines Beispiels für Leuchtdichte- oder Hellesignale nach ihrer Umwandlung in einen Standardtyp und zwei chromatische Bilder oder Farbbilder,

Fig. 4(a) und 4(b) graphische Darstellungen eines Beispiels für ein verdichtetes chromatisches Bild oder Farbbild,

Fig. 5 ein Beispiel des Schwellenwertpegels einer Zittermatrix,

Fig. 6(a) bis 6(c) graphische Darstellungen eines Beispiels für ein Zitterbild,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Beispiels für gewählte Aperturen,

Fig. 8 eine graphische Darstellung eines Beispiels für Aperturwählbedingungen,

Fig. 9(a) bis 9(c) graphische Darstellungen eines Beispiels für ein wiederhergestelltes oder abgeleitetes Halbtonbild,

Fig. 10 eine Darstellung zur Erläuterung einer bilinearen Interpolation,

Fig. 11(a) und 11(b) graphische Darstellungen eines Beispiels für ein interpoliertes reproduziertes Farbbild,

Fig. 12(a) bis 12(c) graphische Darstellungen eines Beispiels für ein reproduziertes Primärfarbbild,

Fig. 13 eine Darstellung einer Binärverarbeitung zur Erläuterung der Erfindung,

Fig. 14(a) bis 14(d) graphische Darstellungen eines Beispiels für ein(e) Blockcodierungsverfahren oder -methode und

Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein bisheriges Blockcodierungsverfahren.

Wie oben erwähnt, erfolgen die verdichtete Codierung und Reproduktion bzw. Wiedergabe unter gebührender Berücksichtigung der (des) dem Menschen eigenen Seheigenschaften oder Sehvermögens.

Fig. 1 veranschaulicht ein Beispiel für die Datenverdichtungs- und -reproduktionseinrichtung zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Zur Vereinfachung ist das Blockschaltbild von Fig. 1 zunächst in der Reihenfolge der Signalverarbeitung (oder -verknüpfung) erläutert. Halbtonbilder von drei R-, G- und B-Kanälen eines originalen Farbbilds werden zunächst durch eine Standardsystem-Wandlereinheit 2 in Farbbildsignale (die jeweils aus einer Leuchtdichte- oder Hellekomponente Y und zwei Farbartkomponenten I und Q bestehen) des NTSC-Systems, d. h. eines Farbfernseh-Standardsystems, umgewandelt.

Das System für die Farbbildumwandlung ist nicht auf das NTSC-System beschränkt, sondern kann ein beliebiges System sein, sofern danach das Farbbild in das Hellesignal und die Farbsignale umgesetzt werden kann.

Die Farbartkomponenten I und Q werden durch eine entsprechende Verdichtungseinheit 3 zu verdichteten Farbartsignalen I′ und Q′ verdichtet. Das Hellesignal Y und die verdichteten Farbartsignale I′ und Q′ werden jeweils einer Verarbeitungseinheit 4 zugeführt und durch diese binär verarbeitet.

Wie noch näher erläutert werden wird, kann das sog. Zitterverfahren für die Binärverarbeitung eingesetzt werden.

Binäre Bildsignale BY, BI′ und BQ′ werden bis zur Übertragung in einer Speichereinheit 5 gespeichert.

Diese Binärbildsignale BY, BI′ und BQ′ werden in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt zu einem Primärfarbbild reproduziert oder wiederhergestellt. Für diese Operation werden die Binärbildsignale BY, BI′ und BQ′ durch eine Bilddaten-Reproduktionseinheit 6 reproduziert und dann einer Halbtonbild-Ableit- oder Wiederherstelleinheit 7 zugeführt, durch welche sie als Halbtonbildsignale , und reproduziert werden (wobei die Überstreichung auf eine abgeleitete Größe hin weist).

Die verdichteten Farbartsignale und des reproduzierten Halbtonbilds werden einer Interpoliereinheit 8 eingespeist, durch welche ihre Daten interpoliert werden.

Die interpolierten Farbartsignale und sowie das Halbtonbild- Hellesignal werden einer Standardsystem-Umkehrumwandlungseinheit 9 eingespeist und durch diese in Primär farbsignale , und umgewandelt.

Die Primärfarbbildsignale oder -daten werden durch die vorstehend beschriebene Signalverarbeitung reproduziert.

In folgenden ist ein spezielles Verarbeitungsverfahren erläutert.

An Eingangsklemmen 1r, 1g und 1b werden Halbtonbildsignale (der Einfachheit halber mit "R", "G" bzw. "B" bezeichnet) angelegt, die aus den Primärbildern der drei R-, G- und B-Kanäle erzeugt oder geformt worden sind.

Ein Beispiel für die Bildelementpegel oder -größen (levels) dieser Halbtonbildsignale ist in Fig. 2 dargestellt. Fig. 2 veranschaulicht ein Beispiel für ein Halbtonbild mit 16 Gradationspegeln von 0 (kleinster Pegel) bis 16 (größter Pegel) als Bildelementpegel.

Diese Halbtonbildsignale R, G und B werden durch die Fernsehstandardsystem-Wandlereinheit 2 in das Hellesignal Y und die Komponentenfarbsignale oder Farbkomponentensignale umgesetzt. Im Fall des NTSC-Systems werden die drei Halbtonbildsignale R, G und B in das Hellesignal Y und zwei Komponentenfarbsignale, z. B. die paarigen oder beiden Farbartsignale I und Q beim vorliegenden Beispiel, umgewandelt. Die Umwandlungsgleichungen sind nachstehend angegeben:

Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B - 0,5 (1)

I = 0,50R - 0,23G - 0,27B + 7,5 (2)

und

Q = 0,20R - 0,50G + 0,30B + 7,5 (3).

Da hierbei die Bildelementpegel des originalen Halbtonbilds von 0 bis 16 eingeteilt sind, werden Normalisier konstanten (d. h. -0,5, +7,5 und +7,5) hinzugefügt, um die Konformität zwischen den umgewandelten Signalen und den originalen Halbtonbildsignalen aufrechtzuerhalten.

Fig. 3 veranschaulicht ein Beispiel für die datenumgewandelten Signale Y, I und Q.

Falls nun eine Informationsverdichtung für das Hellesignal Y und die beiden Farbartsignale I und Q vorgenommen werden soll, erfolgt dies vorzugsweise nur für die beiden Farbartsignale I und Q, und zwar unter Berücksichtigung des menschlichen Sehvermögens, bei dem - wie erwähnt - die Gradationsunterscheidungsfähigkeit für Hellepegel groß, für Farbartpegel jedoch gering ist.

Aus diesem Grund werden nur die beiden Farbartsignale I und Q der Farbsignal-Verdichtungseinheit 3 eingespeist, um die verdichteten Farbartsignale I′ und Q′ zu erzeugen. Die Fig. 4(a) und 4(b) veranschaulichen das verdichtete Farbartsignal I′ bzw. das verdichtete Farbartsignal Q′.

Die Datenverdichtung erfolgt durch Mittelwertbildung an den Farbartsignalen I und Q, wobei 2×2 Bildelemente zu einem Bildelement gemittelt werden, um die Zahl der Bildelemente zu verringern.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel werden 2×2 Bildelemente nach einer Datenverdichtungsmethode gemittelt. Es können jedoch auch andere bekannte Datenverdichtungsmethoden angewandt werden.

Die paarigen oder beiden datenverdichteten Farbartsignale I′ und Q′ sowie das Hellesignal Y werden der Binär-Verarbeitungseinheit 4 zugeführt und durch diese in ein binäres Weiß- und Schwarzbild, d. h. ein Zitterbild, umgewandelt.

Dieses Beispiel wird durch eine geordnete Zittermethode, insbesondere eine Bayer-Zittermethode verdeutlicht. Die bei dieser Zittermethode zu benutzende Bayer- Schwellenwertmatrix nimmt ein Zittermuster an, in welchem 0 bis 15 Schwellenwerte gestreut oder verteilt sind (vgl. Fig. 5).

Als Ergebnis werden die in Fig. 6(a) bis 6(c) gezeigten Zitterbilder BY, BI′ und BQ′ erhalten. Hierbei sind die Pegel (oder Größen) des Bezugsbilds vor der Zitterverarbeitung mit "1" bezeichnet, wenn sie größer sind als die Pegel der diesem Bezugsbild entsprechenden Zittermatrix, und mit "0" bezeichnet, wenn sie gleich groß oder kleiner sind als diese Pegel.

Beispielsweise wird die Zittermatrix gemäß Fig. 5, wie in dem in Fig. 6(a) von gestrichtelten Linien umrahmten Bereich gezeigt, binärisiert, wenn sie dem durch strichpunktierte Linien in Fig. 3(a) umrahmten Bereich überlagert ist, um ihre Bildelementpegel zwischen den betreffenden Bildelementen zu vergleichen.

Durch Ausführung dieser Binärverarbeitung unter sequentieller Verschiebung in Zeilen- und Spaltenrichtung an oder mit der Zittermatrixeinheit von 4×4 werden die Zitterbilder BY, BI′ und BQ′, welche dem Hellesignal Y und den beiden verdichteten Farbartsignalen I′ bzw. Q′ entsprechen, erhalten (vgl. Fig. 6(a) bis 6(c)).

Bei dieser Zitterverarbeitung sollten zudem die Bildelemente, die im Zitterbereich enthalten sein sollen, wünschenswerterweise vollständig darin enthalten sein, wie in Fig. 3 gezeigt.

Diese Zitterbilddaten BY, BI′ und BQ′ werden der Speichereinheit 5, z. B. einem Randomspeicher oder RAM, zugeführt und darin gespeichert oder über eine Übertragungsschal tung, wie eine Fernsprechschaltung oder eine festgeschaltete Schaltung, zu den Bestimmungsorten über tragen.

Wahlweise können diese Bilddaten BY, BI′ und BQ′ in die in einem Faksimilegerät benutzten Lauflängencodes umgewandelt werden, so daß die zu übertragenden Bilddaten gespeichert und zur Übertragung- oder Übermittlungsschaltung geliefert werden können, nachdem sie weiter verdichtet worden sind.

Im folgenden ist das Verfahren zum Reproduzieren oder Wiedergeben der Zitterbilder erläutert.

Gemäß Fig. 1 werden die Bilddaten zunächst der Zitterbild- Reproduktionseinheit 6 eingespeist, so daß die Zitterbilder (gemäß Fig. 6) reproduziert oder wiederhergestellt werden. Diese Einheit ist besonders dann wirksam, wenn die Zitterbilder codiert sind.

Die reproduzierten Zitterbilder BY, BI′ und BQ′ werden der Halbtonbild-Wiederherstelleinheit 7 eingespeist, wobei die Halbtonbilddaten auf der Grundlage der betreffenden Bilddaten der Zitterbilder BY, BI′ und BQ′ abgeleitet, wiederhergestellt oder auch invertiert werden.

Erfindungsgemäß wird das angewandte Wiederherstellverfahren durchgeführt durch Setzen oder Einstellen einer Anzahl von Abtastaperturen auf den Zitterbildern, Zählen der Zahl der weißen Bildelemente ("1") (oder der schwarzen Bildelemente ("0")) der in diesen Abtastspuren befindlichen Zitterbilder und sequentielles Wählen der Abtastaperturen, in denen die gezählten Größen vorbestimmten Bedingungen genügen, für die einzelnen Bild elemente.

Gemäß Fig. 7 werden vier Arten von Abtastaperturen mit jeweils unterschiedlichen Öffnungs- oder Aperturflächen verwendet.

Eine Apertur D weist dieselbe Fläche von 4×4 wie die Zittermatrix auf. Aperturen B und C weisen verschiedene Formen, aber jeweils eine Fläche entsprechend der halben Fläche der Apertur D auf. Eine Apertur A weist eine Mindestfläche entsprechend einem Viertel der Fläche der Apertur D auf. Die Aperturen B und C sowie die Apertur A weisen somit eine der Fläche der Abtastapertur D gleiche Fläche auf; wenn erstere und die letztere mit 2 bzw. mit 4 multipliziert werden, besitzen die Abtastaperturen B und C eine Verstärkung von 2, während die Abtastapertur A eine Verstärkung von 4 besitzt, wenn die Verstärkung der Abtastapertur D gleich 1 ist.

Welche der vier Abtastaperturen als gewählte Apertur für die Halbtonbilder benutzt werden sollen, kann hierbei unter der Bedingung bestimmt werden, daß die reproduzierten Bildelementpegel unverändert bleiben. Dies ist deshalb der Fall, weil die Wahl der maximalen Apertur ungeachtet der Pegeländerung im Bezugsbereich die Bildelementpegel der Halbtonbilder nicht einwandfrei ableiten oder wiederherstellen würde.

Für den Fall, daß die (gesamte) Zahl der weißen Bildelemente in den Abtastaperturen A bis D mit a bis d bezeichnet sind, wird bei diesem Beispiel die Bedingung, bei welcher keine Änderung in den Bildpegeln auftritt, wie folgt bestimmt:

|2a-b| ≦ 1 (4)

|2a-c| ≦ 1 (5)

|2b-d| ≦ 1 (6)

und

|2c-d| ≦ 1 (7)

Die für die einzelnen Bedingungen zu benutzenden Aperturen werden gemäß Fig. 8 mittels eines Symbols ○ in dem Fall, daß diese Bedingungen erfüllt sind, und anderenfalls durch ein Symbol X bestimmt.

Ein in Fig. 8 erscheinendes Symbol steht für das Symbol ○ oder X.

Wenn beispielsweise die Gleichungen (4) und (5) nicht erfüllt sind, wird die Apertur A gewählt, ohne zu prüfen, ob die Gleichungen (6) und (7) erfüllt sind oder nicht. Andererseits wird die Apertur B in dem Fall gewählt, daß Gleichung (4), nicht aber Gleichung (5) erfüllt ist, während die Apertur C in dem Fall gewählt wird, daß nicht Gleichung (4), aber Gleichung (5) erfüllt ist. Die Apertur D wird dann gewählt, falls alle Gleichungen (4) bis (7) erfüllt sind.

Wenn nun unter diesen Abtastaperturen A bis D eine geeignete Apertur für jedes Bildelement jedes der Zitterbilder BY, BI′ und BQ′ berechnet wird oder ist, werden die Daten der Zitterbilder BI′ und BQ′ gemäß Fig. 6 gegenüber dem Zitterbild BY verschieden verdichtet. Wenn dabei Halbtonbilder der Zitterbilder BY, BI′ und BQ′ aus dem betreffenden, von gestrichelten Linien umrahmten Bereichen in Fig. 6 abgeleitet oder wiederhergestellt werden, sind die gewonnenen Halbtonbilder und ( und ) nicht in Entsprechung.

Dies beruht teilweise darauf, daß die wiederhergestellten Bildpositionen in den in Fig. 6(a) und Fig. 6(b) und 6(c) von gestrichelten Linien umrahmten Bereichen ersichtlicherweise verschieden sind, und zum Teil darauf, daß die Verarbeitung ohne jede Änderung die Abtastpositionen des Hellesignals Y und der Farbsignale I und Q merklich verschieben würde.

Um nun die abgeleiteten oder wiederhergestellten Bildelementpositionen der Zitterbilder BI′ und BQ′ an das Zitterbild BY anzupassen, wird nur der innerhalb der strichpunktierten Linie in Fig. 6(a) liegende Bereich als Umwandlungsbereich für das Zitterbild BY benutzt.

Aus diesem Grund wird die genannte Verarbeitung durchgeführt, während die erwähnten Aperturen A bis D sequentiell Element für Element verschoben werden, indem das Aperturzentrum mit der Position des schwarzen Punkts für das Zitterbild BY zur Deckung gebracht wird und die Aperturzentren mit den Positionen der schwarzen Punkte für die Zitterbilder BI′ und BQ′ zur Deckung gebracht werden.

Im folgenden ist ein spezielles Beispiel für die Ableitungen oder Wiederherstellungen erläutert.

Wenn zunächst die Gesamtgrößen der Zahlen der in den Aperturen A bis D jeweils vorhandenen weißen Bildelemente mit a bis d bezeichnet werden, sind die optimalen Aperturen dann, wenn die Mittenpositionen der Aperturen A bis D der Zitterbilder gemäß Fig. 7 auf [4, 4] liegen, jeweils a=4, b=7, c=7 und d=13. Sodann werden die Bedingungsgleichungen (4) bis (7) bestimmt:

|2a-b| = |8-7| = 1,

|2a-c| = |8-7| = 1,

|2b-d| = |14-13| = 1

und

|2c-d| = |14-13| = 1.

Damit sind alle Gleichungen (4) bis (7) erfüllt.

Die im Hinblick auf Fig. 8 zu wählende optimale Apertur ist mithin die Apertur D.

Wenn diese Apertur D gewählt ist, wird die Größe des Bildelements (welches dem Bildelement der ersten Zeile und ersten Spalte der Zitterbilder BI′ und BQ′ entspricht) der dritten Zeile und dritten Spalte des Halbtonbilds abgeleitet bzw. wiederhergestellt. Da die Zahl der weißen Bildelemente in der Anfangsstellung bei gewählter Apertur D gleich d=13 ist, während der Gewinn oder die Verstärkung der Apertur D gleich 1 ist, entspricht die abgeleitete oder wiederhergestellte Größe des Halbtonbilds 13×1=13 (vgl. Fig. 9(a)).

Fig. 9 veranschaulicht das abgeleitete oder wiederhergestellte Halbtonbild und die verdichteten Halbtonbilder und der einzelnen, auf diese Weise gewonnenen Zitterbilder BY, BI′ bzw. BQ′.

Die abgeleiteten oder wiederhergestellten verdichteten Halbtonbilder und werden der Farbsignal-Interpoliereinheit 8 zugeführt, wobei ihre Datendehnungen (data expansions) die reproduzierten Farbartsignale und liefern. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Daten der abgeleiteten oder wiederhergestellten verdichteten Halbtonbilder und durch bilineare Interpolation inter poliert.

Fig. 10 veranschaulicht ein Beispiel für die bilineare Interpolation.

In Fig. 10 bezeichnet das Symbol ○ das Bildelement, dessen Daten verdichtet sind, während das X-förmige Symbol das zu interpolierende Bildelement bezeichnet.

Ein Bildelement in Spaltenrichtung wird mit Bildelementen (e, f) und (g, h) in denselben Zeilen interpoliert. Wenn dabei insbesondere das Intervall bzw. der Abstand zwischen benachbarten Bildelementen in der Zeilen- und Spaltenrichtung vor ihrer Interpolation auf 1 gesetzt wird und die Intervalle bzw. Abstände zu den inter polierten Bildelementen auf p und q gesetzt werden, gelten die folgenden Gleichungen:

i = (1-p) e + pf (8)

j = (1-p) g + ph (9)

k = (1-q) e + qg (10)

und

l = (1-p) f + ph (11)

Da sowohl p als auch q jeweils 1/2 sind, lassen sich die obigen Gleichungen wie folgt umschreiben:

i = 1/2 (e + f) (12)

j = 1/2 (g + h) (13)

k = 1/2 (e + g) (14)

und

l = 1/2 (f + h) (15).

Gleichermaßen wird das zentrale Bildelement m der Bildelemente e bis h nach folgender Gleichung interpoliert:

m = (1-p) (1-q) e + p (1 - q) f
+ (1 - p) qg + pqh
= 1/4 (e + f + g + h) (16).

Für den Fall, daß die Daten zwischen den benachbarten Bildelementen nach oder mittels dieser bilinearen Interpolation interpoliert werden, sind die resultierenden reproduzierten Farbartsignale und in Fig. 11 darge stellt.

Selbstredend wird das abgeleitete oder wiederhergestellte Halbtonbild bezüglich der Leuchtdichte- oder Hellekomponente nicht interpoliert.

Die beiden oder paarigen reproduzierten Farbartbildsignale und werden in ihren Daten interpoliert, und das abge leitete oder wiederhergestellte Halbtonbildsignal wird der Standardsystem-Umkehrumwandlungseinheit 9 zugeführt und durch diese zu den Primärfarbsignalen für R, G und B (Rot, Grün und Blau) umgekehrt umgewandelt (oder de moduliert).

In diesem Fall erfolgt die Umkehrumwandlung (inverse conversion) auf der Grundlage der folgenden Gleichungen. Wenn die Matrix IM jedes Koeffizienten des Farbfernseh- Standardsystems des NTSC-Typs, wie durch Gleichung (1) ausgedrückt, folgende ist:

so läßt sich Gleichung (1) zu folgender Gleichung trans formieren:

Wenn daher 0,5 hinzuaddiert wird, um die Schwellenwerte des Zitterbilds und die reproduzierten Werte oder Größen zu korrigieren, so gilt:

Die zu bestimmenden, reproduzierten Primärfarbbildsignale lassen sich mithin durch folgende Gleichung ausdrücken:

Fig. 12 veranschaulicht ein Beispiel der mittels dieser Umkehrumwandlung gewonnenen Bilder der Primärfarbsignale , und .

Die einzelnen Bildelementpegel sind nicht sehr voneinander verschieden, wie sich dies aus einem Vergleich zwischen dem reproduzierten Primärfarbbild gemäß Fig. 12 und dem originalen Primärfarbbild gemäß Fig. 2 ergibt.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird, nebenbei bemerkt, die Zahl der in jeder der Aperturen A bis D vorhandenen weißen Bildelemente gezählt oder bestimmt, wenn der Wert oder die Größe der Halbtonbilder abgeleitet bzw. wiederhergestellt wird. Unabhängig davon kann jedoch auch die Zahl der schwarzen Bildelemente bestimmt werden.

Andererseits werden die Zitterbilder gegenüber dem Dichtemusterbild als die Binärbilder bevorzugt. Für die Verwendung des Zitterbilds braucht nicht auf die willkürliche oder konditionierte Zittermethode zurückgegriffen zu werden, vielmehr wird die systematische Zittermethode angewandt, bei welcher die Schwellenwerte jeweils einzeln in die gewählte Apertur D der maximalen Fläche eingeführt werden. Für die Anwendung der systematischen Zittermethode wird das Streuungs- oder Dispersions-Zitterbild, in welchem die Schwellenwerte gleichmäßig in die gewählte Apertur A der kleinsten Fläche eingeführt werden, bevorzugt; besonders bevorzugt wird das Bayer-Zitterbild, in welchem die Schwellenwerte vollständig gestreut sind.

Von den verschiedenen Arten der Aperturen ist andererseits die Größe der gewählten Apertur D der maximalen Fläche vorzugsweise gleich derjenigen der Schwellenwertmatrix des systematischen Zitterbilds.

Obgleich in der vorliegenden Beschreibung als Beispiel vier verschiedene Aperturen angegeben sind, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern auf eine beliebige oder willkürliche Art (bzw. Zahl) von Abtastaperturen anwendbar.

Die Größen der Aperturen brauchen nicht auf diejenigen beim Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein, vielmehr können die Aperturen beliebige oder willkürliche Größen besitzen.

Das Fernsehstandardsystem für die Umwandlung in das Hellesignal und die beiden Komponentenfarbsignale kann anstelle des NTSC-Systems auch das PAL- oder das SECAM-System sein. Die beiden Farbartsignale I und Q können durch zwei Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y als die beiden oder paarigen Komponentenfarbsignale (bzw. Farbkomponentensignale) ersetzt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Farbdaten-Verdichtungsverfahrens ergibt sich folgendes: Nachdem die primären Farbsignale eines digitalen Farbbilds in Leuchtdichte- oder Hellesignale von Komponentenfarbsignale umgewandelt worden sind, werden letztere zur Erzeugung verdichteter Farbsignale verdichtet bzw. komprimiert, und die verdichteten Farbsignale sowie das Hellesignal werden jeweils binärverarbeitet, um informationsverdichtete Binärbilder zu liefern. Beim Reproduktionsverfahren wird eine zweckmäßige Abtastapertur gewählt, um abzuleitende oder wiederherzustellende Halbtonbilder zu erzeugen. Die Erfindung bietet demzufolge gegenüber dem Stand der Technik zumindest die folgenden Vorteile:

1. Da die Farbsignale verdichtet werden, kann die Verdichtbarkeit oder Komprimierbarkeit der zu übertragenden Information unter deutlicher Verbesserung der Codierungsleistung erhöht werden.
2. Da die Datenverdichtung das menschliche Sehvermögen berücksichtigt, können die originalen Primärfarbbilder ohne Beeinträchtigung ihrer Güte reproduziert werden.
3. Da die Datenverdichtungs- und -dehnungsverarbeitungen vergleichsweise einfach sind, kann die Datenverarbeitung beschleunigt werden.
4. Nach der Datenreproduktion erfolgt eine Umwandlung in die primären Farbbildsignale, nachdem die richtigen oder zweckmäßigen Halbtonbilder abgeleitet bzw. invertiert worden sind. Infolgedessen entsprechen die reproduzierten Primärfarbbilder angenähert den originalen Bildern, so daß die Güte des reproduzierten Bilds verbessert sein kann.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen von informationsverdichteten Binärbildern und zum Reproduzieren von binären Farbbildern, bei dem

- Primärfarbsignale eines digitalen Farbbilds in Leuchtdichtesignale und Farbkomponentensignale umgewandelt werden,
- diese Farbkomponentensignale zur Erzeugung von verdichteten Farbkomponentensignalen verdichtet werden,
- die verdichteten Farbkomponentensignale binär verarbeitet und die Leuchtdichtesignale verarbeitet werden, um Halbtonbilder zu erzeugen, und
- die Farbkomponentensignale sowie die Leuchtdichtesignale unter Zusammenstellung eines digitalen Farbbilds in primäre Farbsignale umgewandelt werden,

dadurch gekennzeichnet,

- die Leuchtdichtesignale ebenfalls binär verarbeitet werden, und
- bei der Erzeugung der binären Halbtonbilder eine Abtastapertur so gesetzt wird, daß die Halbtonbilder auf der Grundlage der Zahl der weißen oder schwarzen Bildelemente innerhalb der Abtastapertur reproduzierbar sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Binärbilder nach der Zittermethode erhaltene Zitterbilder sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zittermethode eine geordnete Zittermethode ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geordnete Zittermethode eine punktgestreute Zittermethode ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die punktgesteuerte Zittermethode ein Bayer-Typ-Zittermuster aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Information der Farbkomponentensignale durch Verkleinerung der Zahl der Proben verdichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Farbartsignale als Farbkomponentensignale benutzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Arten verschiedener Abtastaperturen als die genannte Abtastapertur vorgegeben werden, daß die Zahl der weißen oder schwarzen Bildelemente in den Abtastaperturen für jede der letzteren bestimmt wird, daß eine einzelne Apertur für jedes Bildelement des wiederherzustellenden Halbtonbilds mittels einer vorbestimmten Operation an der Zahl der bestimmten weißen oder schwarzen Bildelemente gewählt wird, und daß die Halbtonbilder auf der Grundlage der Zahl der weißen oder schwarzen Bildelemente in der gewählten Abtastapertur wiederhergestellt werden.